几个月前,我为《经济学人》集团的一个项目GE展望未来撰写了一篇有关太阳能未来的文章,特别是成本以及“突破性”技术如何发挥作用(或没有)。在这篇文章中,我采访了太阳能研究领域的一些领导人。该文章的初稿,以及后来与前斯坦福大学研究人员Varun Sivaram的对话中产生的附录,均在下面重新发布。VarunSivaram曾领导钙钛矿太阳能电池的一些重要研究。Varun实际上不同意原始文章的内容,因此请务必也阅读他的想法的附录。
在太阳能电池和太阳能电池板研究人员的实验室中,几乎没有一天没有宣布另一个“突破”。从有机太阳能电池到多结太阳能电池,再到黑硅再到钙钛矿,除了简单的晶体硅太阳能电池外,还有许多可供选择的选择,这些都是世界各地大学和研究实验室中令人兴奋的科学家。但是这些竞争性选择有什么样的未来?这些新材料中的任何一种会带来“下一代”太阳能时代吗?
当然,这全都与价格有关。这些各种选择能便宜地产生电力吗?他们将在10年内以多便宜的价格发电?
首先,我们需要从当前占主导地位的技术,其价格和价格趋势入手。在过去的18个月中,我们看到迪拜的太阳能价格竞标价格和电力购买协议的价格创下历史新低,为5.84美分/千瓦时,德克萨斯州则为4美分/千瓦时(或5.71美分/千瓦时,不含补贴)。在世界许多其他地方,我们也看到价格比煤炭,天然气和核能发电的价格便宜。[更新:低价记录现在降至2.42美分/千瓦时。]
彭博新能源财经报道,从1977年开始,晶体硅光伏太阳能电池的成本下降。请注意,今天的价格甚至更低。
自1980年代以来的太阳能使用经验曲线非常清晰。正如彭博新能源财经Solar Insight经理Jenny Chase告诉我的那样:“学习率约为24.2%,而忽略了由于严重的供需失衡而导致的2004-2008年的普及率。”自1970年代后期以来,太阳能电池板的价格已下跌了大约100倍。珍妮和彭博新能源财经的团队坚信这一趋势将继续下去。她说:“中国的多晶硅模块(最常见的一种)在世界市场上的价格为每瓦61美分。”“我们预计,仅通过晶体硅技术(薄晶圆,更佳形状的母线,更好的增透膜,更有针对性的掺杂,更好的接触技术)的逐步改进,该价格将在2040年降至21美分。”
近期太阳能价格的下降部分来自中国大陆和台湾的制造业转移,有些来自产能过剩的几年,但最近几十年的大部分改善来自太阳能技术的逐步改善效率和制造。珍妮认为,这些事情将继续降低现任领导者(晶体硅)的价格。实际上,詹妮预测,晶体硅太阳能电池板的每瓦价格将从今天的62美分下降到2040年的21美分,届时仍将引领市场。成本下降将来自“晶体硅技术的不断改进(更薄的晶圆,形状更好的母线,更好的增透膜,更有针对性的掺杂,更好的接触技术)”。
但是钙钛矿,黑硅,多结太阳能电池等等呢?尽管这些在大学和研究实验室中取得了进步,但似乎他们对诱使领先的太阳能电池和太阳能电池组件制造商改变策略没有足够的吸引力。Trina Solar首席科学家Pierre Verlinden表示:“我们对第一代[太阳能电池]感到非常满意,并且还有很大的改进空间。如果这些替代品变得更便宜,关键是工业界必须与研究人员合作才能将其推向市场,但工业界似乎并不感兴趣。钙钛矿型太阳能电池研究人员Varun Sivaram在牛津大学获得物理学博士学位,在那里他开始深入研究该技术。他写道:“当我与主要太阳能制造商和开发商的行业高管交谈时,几乎没有人听说过钙钛矿。”
我在接受世界著名太阳能科学家之一的马丁·格林(Martin Green)博士的采访时指出:“近年来,随着太阳能电池组件的总体积每增加一倍,我们的太阳能电池组件价格就会降低22%。”他回答说:“实际上,自1980年代以来。继续进行这一趋势的成本增加的空间很大。”他强调了硅太阳能电池的预期变化,这将继续降低这项技术的价格。他举例说,“工业目前正在从Al-BSF电池技术过渡到PERC电池技术,这将使主流电池效率在未来几年内从17-19%提高到19-22%,甚至可能提高到25%。”这与詹妮(Jenny)有关到2040年太阳能电池板成本如何降至21美分的评论相吻合。但是,它们都不涉及钙钛矿,石墨烯或其他“突破性”材料。这一切都是为了在如今看来相当成熟的行业中改进主导技术。一位匿名且敏锐的行业观察家向我指出:“我们不再需要突破来实现这一目标。”简而言之就是这个故事。
附录:Sivaram博士和Green博士确实认为钙钛矿可以为进一步提高硅太阳能电池的效率提供一条经济有效的途径,特别是通过将钙钛矿技术层叠在传统太阳能电池之上的串联方法,可能是通过使用喷墨打印。希望这可以使商用硅模块的平均效率从目前的大约20%提高到大约25%,而不会增加很多成本。但是,要将其推向市场仍需数年时间,这将是逐步削减太阳能成本而不是突破性突破的一部分。但是Varun认为这是必要的:
“在短期内,中国的多晶硅面板将比传统的发电机更具竞争力。但是,从长远来看,要使太阳能替代大量的化石燃料,成本必须降低一个数量级-降至每瓦特便士,这是硅无法实现的水平。新技术对破坏太阳能经济至关重要。在短期内,诸如钙钛矿型太阳能涂料等根本性技术可以通过在现有面板上通过性能增强型涂料真正支持硅的成功而进入市场。从长远来看,在窗户和其他建筑材料上使用廉价,美观的涂料的前景可以改变太阳能的成本结构,从而实现真正的广泛普及。”
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有关:
串联钙钛矿-硅太阳能电池效率记录打破太阳能电池板的当前成本是多少?哪种太阳能电池板效率最高?太阳能的优缺点:太阳能值得吗?太阳能的价格比太阳能的价格低得多?另一个低太阳能价格记录:沙特电力公司将太阳能PPA降到5美分/千瓦时以下郑重声明:本文版权归原作者所有,转载文章仅为传播更多信息之目的,如作者信息标记有误,请第一时间联系我们修改或删除,多谢。